luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Сложный выбор

Найден уродующий тело источник вечной молодости


Кадр: фильм «Гарри Поттер и Дары смерти: Часть 2»

Испанские ученые обнаружили, что при перепрограммировании мышей с помощью генной инженерии длина теломер в их клетках увеличивается. Это позволяет продлить им жизнь, однако необходимо пойти на некоторые ухищрения, чтобы на белый свет не появился настоящий монстр. «Лента.ру» рассказывает о рискованном методе омоложения постаревших клеток.

Теломеры — концевые участки хромосом, которые образованы повторяющимися участками ДНК, состоящие из шести нуклеотидов (TTAGGG). Несмотря на их кажущуюся бесполезность, они выполняют очень важную функцию. Дело в том, что при делении клеток хромосомы начинают копироваться, однако этот процесс не проходит для них бесследно. В новых хромосомах концы всегда немного короче, чем в родительских. Теломеры играют роль защитных «колпачков», поскольку не несут важной генетической информации.

Однако теломеры с каждым поколением клеток все больше укорачиваются, пока не наступает критический момент, называемый пределом Хейфлика. Клетки, достигнув этой границы, больше не делятся и умирают.

Некоторые клетки (стволовые, половые и ряд других) способны увеличивать длину своих теломер. Это происходит благодаря ферменту, называемому эндогенной теломеразой. Он добавляет тот самый фрагмент TTAGGG к концу хромосом, и если увеличить его количество в клетках, то те смогут делиться неограниченно долго, преодолевая предел Хейфлика.

Стволовые клетки во взрослом организме тоже постепенно стареют, поскольку теломеразы в них вырабатывается не очень много. Однако ее достаточно, чтобы живые организмы существовали долгие годы, снова и снова залечивая свои раны.

Когда биологическая ткань повреждена, запускаются процессы ее регенерации. Стволовые клетки делятся, превращаясь в обычные соматические (составляющие тело) клетки. Такое «потомство» не только утрачивает плюрипотентность, то есть способность к трансформации (дифференцировке), но и лишается возможности синтезировать теломеразу. Организм, таким образом, позволяет неограниченно делиться только некоторым группам клеток, поскольку в противном случае риск образования раковых опухолей многократно бы увеличивался.


Стволовые клетки эмбриона

Что же превращает стволовые клетки в обычные? Хотя во всех клетках организма находятся одни и те же гены, в ткани определенного типа часть из них может быть выключена. Например, в нервных тканях мозга, по которым проходят электрические импульсы, работает один набор генов, а в островках Лангерганса, находящихся в поджелудочной железе и производящих инсулин, — другой. Включает и выключает гены система более высокого уровня, состоящая из эпигенетических факторов — молекул, присоединяющихся к ДНК и регулирующих ее функции. Вся совокупность прикрепленных к двойной спирали факторов образует эпигеном, и, естественно, в каждом типе тканей он разный.

Отсюда следует логичный вывод: чтобы превратить клетку обратно в стволовую, нужно изменить ее эпигеном, иными словами, перепрограммировать. Этого можно добиться, внедрив в нее четыре специфических соединения, называемых факторами Яманаки (OSKM — Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc). Они также участвуют в эпигенетической регуляции, поддерживая способность клеток к дифференцировке. Их впервые в 2006 году применил японский исследователь Синъя Яманака, сумевший трансформировать фибробласты в индуцированные стволовые клетки (iPS-клетки). За это в 2012 году ученому присудили Нобелевскую премию.

Яманака фактически омолодил отдельные клетки, перепрограммировав их на эпигенетическом уровне и запустив процесс дедифференцировки. Возникает вопрос: можно ли сделать то же самое с целым организмом, хотя бы с мышью? Проблема в том, что этим мы нарушаем завет «не должно быть много стволовых клеток», поскольку, как уже говорилось, увеличивается риск возникновения рака. Кроме того, не имеет смысла превращать органы и ткани в сгустки однородных iPS-клеток — организм просто погибнет. Еще одна сложность состоит в том, что индуцированные стволовые клетки могут спонтанно развиваться в тератомы (от др.-греч. τέρατος — «чудовище») — опухоли в виде недоразвитых органов, например зубов, глаз или даже мозга.

Однако избежать опухолей, как выяснилось, вполне реально. Так, можно не превращать соматические клетки в стволовые, лишая их функциональности, а лишь кратковременно активировать факторы Яманаки, чтобы слегка омолодить ткани. Для этого ученые создали трансгенных мышей, внедрив в их ДНК кассету с набором следующих друг за другом генов, кодирующих OSKM. Кассета, называемая полицистронной (цистрон — то же самое, что и ген), включается в присутствии полусинтетического антибиотика доксициклина. Тем самым начинают производиться факторы Яманаки. Без антибиотика перепрограммирование прекратится.


Теломераза (зеленые точки) в поджелудочной железе ГМ-мышей

Испанские исследователи, изучая изменения в теломерах в перепрограммированных мышах, решили не усложнять себе задачу. Для их целей было достаточно активировать полицистронную кассету и проследить, что произойдет с концами хромосом. Наличие тератом и дисплазий в тканях животных свидетельствовало, что перепрограммирование прошло успешно.

Ученые выяснили, что при превращении соматических клеток в стволовые теломеры удлиняются. Это логично, учитывая, что iPS-клетки могут делиться неограниченно долго. Более того, исследователи определили, что важную роль в этом играет теломераза.

До сих пор генетики не располагали доказательствами того, что индуцировать эндогенную теломеразу можно во взрослом организме с помощью эпигенетических факторов. Но именно так все и происходит. Факторы Яманаки, по-видимому, переключают каскады генов, в конце концов активируя удлиняющий теломеры фермент.


Раковые клетки HeLa

Подобный процесс сопровождает не только перепрограммирование соматических клеток, но и их озлокачествление. У раковой клетки много общего со стволовыми. Она может неограниченно долго делиться. Самый известный пример — «бессмертные» клетки линии HeLa. Они были выделены в 1951 году из опухоли шейки матки пациентки Генриетты Лакс, умершей в том же году, и до сих пор применяются в многочисленных экспериментах.

Раковые клетки — по сути, тоже перепрограммированные соматические. По мнению ученых, с теломерами в них происходят аналогичные изменения. Поэтому исследования с iPS-клетками позволят выяснить детали молекулярных процессов, протекающих при формировании опухолей.

Tags: гены
Subscribe

Posts from This Journal “гены” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 11
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment